柴達(dá)木盆地北緣侏羅系大煤溝組7段油頁巖低放射性控制因素

郭　望，張云鵬，李永紅，姜　亭，楊海星，黨洪量

(1.中國地質(zhì)調(diào)查局 西安地質(zhì)調(diào)查中心，陜西 西安　710054；2.青海煤炭地質(zhì)一0五勘探隊，青海 西寧　810007；3.中石油煤層氣有限責(zé)任公司，陜西 韓城　715400；4.青海省地質(zhì)調(diào)查局，青海 西寧　810001)

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柴達(dá)木盆地北緣侏羅系大煤溝組7段油頁巖低放射性控制因素

郭望1，張云鵬1，李永紅2，姜亭1，楊海星3，黨洪量4

(1.中國地質(zhì)調(diào)查局 西安地質(zhì)調(diào)查中心，陜西 西安710054；2.青海煤炭地質(zhì)一0五勘探隊，青海 西寧810007；3.中石油煤層氣有限責(zé)任公司，陜西 韓城715400；4.青海省地質(zhì)調(diào)查局，青海 西寧810001)

以探討柴達(dá)木盆地北緣侏羅系大煤溝組7段(J2d7)油頁巖低放射性的控制因素為目的，選取魚卡地區(qū)典型井目的層段的油頁巖和暗色頁巖為研究對象，結(jié)合測井資料及含油率、有機地球化學(xué)、X射線衍射、元素地球化學(xué)等巖心測試分析資料，對二者的組構(gòu)、水體介質(zhì)條件、放射性物質(zhì)供給特征及其與巖石放射性的關(guān)系進(jìn)行詳細(xì)對比分析。結(jié)果表明：與暗色頁巖段相比，油頁巖整體具有低的自然GR值，具有高的含油率、有機質(zhì)豐度及沉積期還原性較強水體介質(zhì)條件，具有較低的黏土礦物含量及沉積期母巖區(qū)較弱的風(fēng)化程度。初步分析得出，有機質(zhì)富集及貧氧水體介質(zhì)條件對于區(qū)內(nèi)油頁巖的低放射性無明顯影響，而古氣候條件由溫濕到逐步干熱，導(dǎo)致陸源黏土礦物及放射性物質(zhì)輸入有限是油頁巖低放射性形成的關(guān)鍵。

大煤溝組7段；油頁巖；低放射性；有機質(zhì)豐度；風(fēng)化作用；古氣候；柴達(dá)木盆地北緣

0　引　言

油頁巖，一種潛力巨大的非常規(guī)油氣資源，多具有高有機質(zhì)豐度(主要指TOC)和高放射性(主要指自然GR值，以下稱為GR)的特征，沒有嚴(yán)格的地質(zhì)和化學(xué)上的定義，任何在一定條件下能夠形成現(xiàn)今認(rèn)為具有商業(yè)數(shù)量石油(一般認(rèn)為含油率>3.5%)的巖石均可認(rèn)為是油頁巖，包括黑色頁巖、瀝青頁巖、碳質(zhì)頁巖及碳酸鹽巖等細(xì)粒沉積巖[1-7]。在對柴達(dá)木盆地北緣(以下稱“柴北緣”)中侏羅統(tǒng)大煤溝組七段(J2d7)油頁巖進(jìn)行調(diào)查評價中發(fā)現(xiàn)，其GR值整體低于與其整合接觸的暗色頁巖的GR值，但其TOC仍不低，類似的低放射性細(xì)粒沉積巖在我國吐哈盆地中侏羅統(tǒng)三間房組[8]，土耳其Ankara地區(qū)Hirka組[1]，美國Montana西南地區(qū)Phosphoria組[9]等地區(qū)地層中均有發(fā)育。高GR為識別油頁巖等富有機質(zhì)細(xì)粒沉積巖的重要標(biāo)志之一，因此有必要對區(qū)內(nèi)油頁巖低GR形成的控制因素進(jìn)行分析，為油頁巖等細(xì)粒沉積巖的有效識別及分布預(yù)測提供參考。

GR值反映巖層內(nèi)自然存在的放射性元素(主要為U-238，Th-232，K-40)原子核衰變過程中放射出來的伽馬射線的強度。沉積巖中放射性的原生礦物含量很少，主要是吸附來自巖漿巖和變質(zhì)巖的次生放射性物質(zhì)[10]。由于有機質(zhì)及其富集環(huán)境一方面能夠促使放射性元素，主要為U，從水介質(zhì)中沉淀下來，另一方面有利于黏土礦物等細(xì)粒強吸附體的發(fā)育，因而形成了一種相對簡化的模型，即認(rèn)為一般情況下，TOC與GR二者大體具有正相關(guān)性[11-13]，油頁巖往往由于富有機質(zhì)而被認(rèn)為具有高GR響應(yīng)[14]。

但是，上述認(rèn)識具有一定的局限性。首先，某些特定的高TOC巖石并不具有高GR特征，如腐殖煤，而且曾有學(xué)者明確提出，除了有機質(zhì)豐度，有機質(zhì)的類型、成熟度對于放射性物質(zhì)的吸附也有一定的影響[15-16]。其次，有機質(zhì)、黏土礦物等細(xì)粒強吸附體何者為吸附放射性物質(zhì)的主控因素以及二者是否伴生分布目前仍有爭論[10,13,17]。此外，多數(shù)研究專注于吸附體及水體氧化還原等介質(zhì)參數(shù)特征，而較少將同時期放射性物質(zhì)的供給程度考慮在內(nèi)。

為了使分析結(jié)果更具對比性，本文依據(jù)含油率>3.5%的標(biāo)準(zhǔn)大致將區(qū)內(nèi)的油頁巖與暗色頁巖段劃分開來，通過詳細(xì)分析二者組構(gòu)的變化，推導(dǎo)對應(yīng)的水介質(zhì)參數(shù)及放射性物質(zhì)供給變化，而后結(jié)合沉積、構(gòu)造及氣候資料，對研究區(qū)J2d7油頁巖低放射性的控制因素進(jìn)行初步探討。

1　研究區(qū)地質(zhì)概況

柴北緣西起阿爾金山前，東至德令哈凹陷大浪—土爾崗構(gòu)造帶的東段，北界為祁連山前深大斷裂，南界為鄂博梁南緣—陵間斷裂—黃泥灘斷裂—埃姆尼克山南緣深斷裂與盆地中央坳陷帶分界，面積約33 400 km2(圖1)。在早侏羅世末期—中侏羅世初期，區(qū)域構(gòu)造應(yīng)力由拉伸轉(zhuǎn)變?yōu)閿D壓，沉積中心遷移至魚卡凹陷—大煤溝一帶。中侏羅統(tǒng)大煤溝組四至七段(J2d4—J2d7)即為該時期沉積的產(chǎn)物，自下而上發(fā)育有低位-高位體系域的整個沉積過程，區(qū)內(nèi)低GR油頁巖主要賦存在淺湖-半深湖相的J2d7上部地層中[18-20](圖2)，在大煤溝及魚卡地區(qū)最為發(fā)育，具有發(fā)育厚度大、分布面積廣、品質(zhì)好的特征。本文即選取魚卡凹陷J2d7油頁巖進(jìn)行著重分析。

圖1　研究區(qū)位置圖Fig.1　Location of the study area

圖2　柴北緣目的層段沉積特征與沉積環(huán)境演變柱狀圖(引自楊平等[18]、馬新民等[20]，有修改)Fig.2　Characteristics and environment evolution of sediments for target interval, Northern Qaidam Basin (Modified after Yang Ping et al[18] and Ma Xinmin et al)

野外露頭及鉆井巖心觀察結(jié)果(圖3)顯示，J2d7段油頁巖普遍以灰褐色為主，巖性致密細(xì)膩，頻繁發(fā)育不等厚的灰白色泥灰?guī)r(夾)層，頁理極為發(fā)育，具油質(zhì)感，有瀝青味，具良好的熒光顯示，新鮮樣品易燃，具貝殼狀斷口，較堅硬，易破碎，風(fēng)化后成薄片狀。

2　樣品與實驗

圖3　研究區(qū)油頁巖基本特征Fig.3　Characteristics of oil shale in the study area

選取資料相對齊全的Y-1Y井進(jìn)行樣品測試分析。該井位于魚卡地區(qū)北部，全井段取心，經(jīng)過詳細(xì)的巖心歸位，有效降低了巖心歸位偏差造成的測井?dāng)?shù)據(jù)與樣品不對應(yīng)。依據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料及現(xiàn)場初步觀察，選取目的層段為220.00～275.00 m，其中，褐色頁巖段為有利的油頁巖發(fā)育段，深度為220.05～235.70 m，控制間隔約0.30 m密集采樣，其余為暗色頁巖段，控制間隔約0.80 m采樣，共采集樣品97個。

所有樣品均進(jìn)行含油率分析以劃分油頁巖段與暗色頁巖段，而后選取典型樣品進(jìn)行有機地球化學(xué)、X射線衍射及元素含量等常規(guī)分析，均為常規(guī)測試項目，具體步驟不再贅述，在此僅明確測試結(jié)果來源。含油率測試由國土資源部“煤炭資源勘查與綜合利用重點實驗室”完成，有機地球化學(xué)測試由長江大學(xué)“油氣資源與勘探技術(shù)教育部重點實驗室”完成，X射線衍射及元素含量測試由西安地質(zhì)礦產(chǎn)研究所“國土資源部巖漿作用成礦與找礦重點實驗室”完成。

3　實驗結(jié)果及討論

圖4　Y-1Y井目的層段有機地球化學(xué)綜合柱狀圖Fig.4　Synthetic histogram of geochemical attributes of target interval for well Y-1Y

含油率及有機地球化學(xué)測試結(jié)果表明，目的層段含油率為1.30%～11.50%，TOC為3.81%～17.17%，其中220.22～239.00 m的含油率較高，主體為3.60%～11.60%，均值為6.33%，達(dá)到油頁巖標(biāo)準(zhǔn)，劃為油頁巖段：239.00～275.00 m含油率相對較低，為1.30%～5.30%，均值2.62%，劃為暗色頁巖段。結(jié)合GR曲線(圖4)可得，油頁巖段的GR值整體明顯低于含油率及TOC均較低的暗色頁巖段的值，具體范圍分別為55～120 API、88～158 API，均值分別為80 API、129 API。元素分析結(jié)果并未表現(xiàn)出完全與之吻合的特征(表1)，油頁巖段的U、Th含量均大于暗色泥巖段的值，與GR變化趨勢相悖，具體范圍分別為，U含量3.0×10-6～6.7×10-6、3.6×10-6～4.2×10-6，Th含量14.5×10-6～25.8×10-6、11.9×10-6～18.7×10-6，均值分別為5.0×10-6、4.0×10-6，19.9×10-6、15.0×10-6；K含量相對較小，與GR較符合，具體范圍分別為1.0%～1.9%、1.8%～2.5%，均值分別為1.5%、2.0%。單從已有樣品的放射性元素特征推斷，油頁巖段的低放射性可能由K較少造成的；然而，考慮到樣品個數(shù)有限，對于放射性元素的特征并未完全反映，該井又缺少能夠連續(xù)記錄各放射性元素含量變化的NGS曲線，故選取與之鄰近的柴頁1井作為參考(圖5)，其油頁巖段為1 922.00～1 930.05 m，GR值偏低明顯，為61～96 API，均值僅為75 API；下部暗色頁巖段的GR值為66～166 API，均值高達(dá)129.32 API。放射性元素方面，與Y-1Y井元素含量測試結(jié)果不同，除個別高值外，如1 926.00～1 927.00 m段，該井油頁巖段的U、Th、K值整體均小于暗色泥巖的值，具體范圍分別為，U含量0.45×10-6～3.06×10-6、1.21×10-6～4.86×10-6，Th含量8.00×10-6～16.45×10-6、9.56×10-6～20.06×10-6，K含量0.83%～1.94%、0.96%～1.90%，均值分別為1.42×10-6、3.16×10-6，10.43×10-6、14.26×10-6，1.19%、1.43%，與GR變化趨勢一致，尤以U含量變化最為顯著，后者為前者2倍之多。由此認(rèn)為，區(qū)內(nèi)油頁巖的低放射性應(yīng)當(dāng)主要是由U元素較少所致，Th、K元素偏低亦有一定影響。

表1　Y-1Y井目的層段部分元素地球化學(xué)組成及相關(guān)判識參數(shù)

注：*K含量為通過K2O計算而得的摩爾質(zhì)量百分比。

圖5　柴頁1井目的層段放射性測井曲線(引自中國地質(zhì)調(diào)查局油氣資源調(diào)查中心年報，2013，有修改)Fig.5　Radioactivity logging data of target interval for well Chaiye1 (Modified after 2013 Annual report, Oil and Gas Survey, CGS)

3.1組構(gòu)特征及其與放射性的關(guān)系

油頁巖主要由有機質(zhì)以及黏土礦物、陸源硅質(zhì)礦物(石英)、碳酸鹽礦物(方解石、白云石)等礦物質(zhì)組成，另外還包括少量長石、重礦物(黃鐵礦、菱鐵礦)等。

3.1.1有機質(zhì)

有機地球化學(xué)測試結(jié)果表明，油頁巖段的有機質(zhì)豐度整體高于頁巖段的值，分別為3.8%～17.2%、4.4%～7.8%，均值分別為9.8%、5.9%(圖4)。二者類型差異較大，油頁巖段以Ⅰ—Ⅱ1型有機質(zhì)為主，反映沉積期湖泊水體中的藻類等浮游生物發(fā)育；暗色頁巖段有機質(zhì)則以Ⅱ2型占絕對優(yōu)勢，反映沉積期陸源高等植物供給相對豐富。有機質(zhì)成熟度差異不大，油頁巖段的Ro為0.40%～0.41%，略低于暗色頁巖段的Ro(0.43%～0.44%)，但二者均為未成熟-低成熟階段。

3.1.2礦物質(zhì)

依據(jù)X射線衍射結(jié)果(表2)得出，油頁巖段與暗色頁巖段的礦物質(zhì)組成具有明顯差別，除個別異常值外，如S15、S46，油頁巖段整體具有較高的碳酸鹽礦物含量及較低的石英和黏土礦物含量。其中，具體的黏土礦物組分有所差別，油頁巖黏土礦物類型以富蒙脫石、高嶺石、伊利石，貧伊/蒙混層、綠泥石為特征，暗色頁巖段黏土礦物類型則以富伊/蒙混層、高嶺石、伊利石，貧蒙脫石、綠泥石為特征。

表2　Y-1Y井目的層段主要礦物含量及黏土礦物含量

注：*括弧內(nèi)為換算后的絕對含量。

相比暗色頁巖段而言，油頁巖段的低GR值對應(yīng)較高的TOC、碳酸鹽礦物含量和較低的石英及黏土礦物含量(圖6)，但各組構(gòu)對于GR的影響方式是有所差別的。石英本身吸附放射性物質(zhì)的能力相當(dāng)有限，油頁巖段石英含量的減少反映沉積期的湖泊水體以湖侵水進(jìn)為主，同期陸源碎屑物質(zhì)輸入減少，必然包括陸源放射性物質(zhì)的輸入也一定程度降低，故形成低石英含量、低GR的油頁巖段。碳酸鹽礦物本身的吸附能力也極為有限[10,21]，其含量的變化與陸源碎屑的輸入往往具有此消彼長的關(guān)系，進(jìn)而形成高碳酸鹽含量、低GR的對應(yīng)關(guān)系。因此，方解石、白云石等碳酸鹽含量的增大和石英等陸源硅質(zhì)碎屑含量的減小對于油頁巖的低放射性主要為間接影響。

圖6　Y-1Y井目的層段GR值及主要組構(gòu)含量Fig.6　GR value and main constituent content of target interval in well Y-1Y

有機質(zhì)本身具有較強的吸附性[10]，TOC高值的油頁巖段整體未顯示高的GR值，且二者的成熟度接近，說明有機質(zhì)豐度及成熟度對油頁巖低GR的形成無明顯影響。有機質(zhì)類型對于放射性的影響仍有爭論，部分學(xué)者認(rèn)為，偏Ⅰ型有機質(zhì)的放射性大于偏Ⅲ型有機質(zhì)的[15-16]。另有觀點認(rèn)為，腐殖型有機質(zhì)，即偏Ⅲ型有機質(zhì)，具有高的放射性，且在低成熟度條件下尤為顯著[21]。后者似乎與區(qū)內(nèi)目的層段Ⅰ—Ⅱ1型有機質(zhì)具有相對低GR的特征相符，但以松遼盆地嫩江組深湖-半深湖相的油頁巖及泥巖為例[10]，油頁巖有機質(zhì)類型同樣以Ⅰ型占絕對優(yōu)勢，鄰近泥巖有機質(zhì)各類型均有分布，油頁巖段的GR值卻明顯高于鄰近的泥巖的值?？梢姡袡C質(zhì)類型對于GR值的影響仍有待研究。因此，有機質(zhì)并非區(qū)內(nèi)目的層段油頁巖低GR的主控因素。

黏土礦物不同于一般的無機礦物，由于其比表面積較大，且礦物顆粒往往具有一定的陽離子交換能力，故對于放射性物質(zhì)具有較強的吸附能力。與有機質(zhì)相比，黏土礦物的含量與GR值的變化相對一致(圖5、表4)，盡管S46、S15油頁巖樣品具有較高的黏土礦物含量，但整體上油頁巖段的黏土礦物含量低于暗色頁巖段的值，該特征與部分學(xué)者認(rèn)為的放射性元素具有較強的無機親和性一致[17]。同時，從含量對比上可以發(fā)現(xiàn)，油頁巖與暗色頁巖段不同類型黏土礦物的含量顯著不同。各黏土礦物對于放射性物質(zhì)具有不同的吸附能力，按對應(yīng)放射性由強到弱依次為蒙脫石、伊/蒙混層、伊利石、高嶺石、綠泥石，后兩者對于巖石的放射性的貢獻(xiàn)極小，可基本不予考慮[21]。油頁巖段的蒙脫石和伊利石的相對含量高于暗色頁巖段的值，伊/蒙混層的相對含量低于暗色頁巖段的值，且油頁巖段中蒙脫石的相對含量大于暗色頁巖段中所有強吸附性黏土礦物的相對含量。油頁巖段的黏土礦物為強吸附類型，理論上應(yīng)當(dāng)表現(xiàn)出更高的放射性，但其黏土礦物含量整體較低；經(jīng)過絕對含量換算后得出，不同類型黏土礦物在油頁巖段和暗色頁巖段的相對富集程度仍基本沒有變化，但暗色頁巖段伊/蒙混層的含量卻略高于油頁巖中蒙脫石的含量，高出其伊/蒙混層含量的6倍之多，伊利石含量相當(dāng)，伊/蒙混層的吸附能力僅次于蒙脫石，其絕對含量的高值與暗色頁巖具有較高的GR值相一致。

單從組構(gòu)分析來看，黏土礦物應(yīng)為區(qū)內(nèi)目的層段油頁巖低GR的主控組構(gòu)因素。

此外，黏土礦物與有機質(zhì)往往相互吸附，部分甚至可形成極為穩(wěn)定的有機質(zhì)黏土復(fù)合體[23]，二者往往相互伴生發(fā)育。而研究區(qū)目的層段油頁巖在有機質(zhì)含量較暗色頁巖的含量高的情況下，黏土礦物的含量卻相對較低，推測與二者的來源變化有關(guān)，本文將在文末結(jié)合地質(zhì)背景要素展開討論。

3.2水體介質(zhì)條件及其與放射性的關(guān)系

3.2.1V/(V+Ni)

V、Ni元素均易在還原環(huán)境中富集，但V比Ni更易在缺氧條件下富集，而在含氧條件下Ni具有較高的平衡常數(shù)，比V優(yōu)先發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)。一般認(rèn)為，V/(V+Ni)的值大于0.5為厭氧環(huán)境，介于0.45～0.50為貧氧環(huán)境，小于0.45為富氧環(huán)境[26]。微量元素測試結(jié)果(表1，圖7)表明，油頁巖段與暗色頁巖段的V/(V+Ni)比值相當(dāng)，均值均為0.71，顯示二者的沉積時期水體的氧化還原程度差異不大。

圖7　Y-1Y井目的層段氧化還原程度剖面Fig.7　Redox condition of target interval in well Y-1Y

3.2.2Pr/Ph

姥鮫烷(Pr)和植烷(Ph)均來源于植醇，氧化條件下，植醇轉(zhuǎn)變?yōu)槔氧o烷，而缺氧還原條件下，則轉(zhuǎn)變?yōu)橹餐椤Ｒ话愣?，Pr/Ph比值>3.0指示為氧化的沉積環(huán)境，Pr/Ph比值<1.0反映強還原條件，而Pr/Ph比值在1.0～3.0間可以指示一種貧氧弱還原的沉積環(huán)境[10]。飽和烴色譜結(jié)果顯示，油頁巖段和暗色頁巖段的Pr/Ph比值分別為0.46～0.64、1.65～1.67，均值分別為0.55、1.66，顯示油頁巖較暗色頁巖沉積期的水體介質(zhì)偏還原(圖7)。

除了上述參數(shù)，油頁巖段亦具有相對高的黃鐵礦含量(圖7)，綜合分析認(rèn)為，油頁巖段沉積期水體的還原性較暗色頁巖沉積期的強，理論上應(yīng)當(dāng)吸附更多的放射性元素，相對偏低的GR值說明水體介質(zhì)條件對油頁巖段偏低的放射性無影響。

3.3放射性物質(zhì)供給特征及其與放射性的關(guān)系

若放射性物質(zhì)供給不足，即使在足量的吸附體(有機質(zhì)、黏土礦物等)和適當(dāng)?shù)乃w介質(zhì)條件(缺氧還原、水體安靜等)下，也難以形成高放射性的巖石。與通過重礦物研究粗碎屑物質(zhì)的物源不同，由于較好的橫向均質(zhì)性及沉積成巖后的低滲透性，頁巖能夠較好地保存物源的原始信息，被認(rèn)為是最適宜進(jìn)行元素地球化學(xué)物源研究的碎屑巖[27]。

3.3.1源區(qū)物質(zhì)組成

Al2O3/TiO2能夠反映沉積物的來源，當(dāng)Al2O3/TiO2<14時，指示沉積物來源于鎂鐵質(zhì)火山巖；當(dāng)Al2O3/TiO2介于18～26之間時，指示來源于長英質(zhì)火山巖。目的層段油頁巖的Al2O3/TiO2為26.32～32.30，平均為28.90，暗色頁巖段的Al2O3/TiO2為27.42～30.54，平均為29.18(表2)，二者的Al2O3/TiO2值偏高，均傾向于長英質(zhì)火山巖物源。Cr賦存在鉻鐵礦石中，代表鐵鎂質(zhì)組分；Zr賦存在鋯石中，代表長英質(zhì)組分，Cr/Zr亦可能反映源區(qū)鐵鎂質(zhì)與長英質(zhì)組分的相對含量[27]。目的層段油頁巖較暗色頁巖具有較高的Cr/Zr比值，二者分別為0.93～1.21、0.79～1.07，均值分別為1.07和0.94(表1)，二者比值接近，反映具有近似的長英質(zhì)含量。TiO2-Zr關(guān)系圖也表明二者來源于長英質(zhì)火山巖源區(qū)，如圖8所示。

圖8　Y-1Y井目的層段物源判識圖Fig.8　Source discrimination diagram for the target interval in well Y-1Y

3.3.2源區(qū)風(fēng)化程度

基于不同元素氧化物的抗風(fēng)化能力差異，可通過化學(xué)蝕變指數(shù)(CIA)、化學(xué)風(fēng)化指數(shù)(CIW)及斜長石蝕變指數(shù)(PIA)來評價物源區(qū)化學(xué)風(fēng)化作用的強弱[27]。其中，

CIA=(Al2O3/(Al2O3+CaO*+Na2O+K2O))×100

(1)

CIW=(Al2O3/(Al2O3+CaO*+Na2O))×100

(2)

PIA=((Al2O3-K2O)/((Al2O3-K2O)+CaO*+Na2O)))×100

(3)

式中：氧化物的單位均為摩爾數(shù)。CaO*為硅酸鹽中的CaO，通過對比沉積物CaO與P2O5摩爾數(shù)差值與Na2O摩爾數(shù)的大小得出。如果前者大于后者，則后者即為CaO*的摩爾數(shù)；反之，前者為CaO*的摩爾數(shù)。該三項指標(biāo)越高，反映源區(qū)風(fēng)化作用越強烈。

將目的層段的元素含量測試結(jié)果帶入上述3式中得出，油頁巖段CIA、CIW、PIA分別為77.51～83.98、87.94～93.97、86.12～93.15，均值分別為80.68、91.04、89.70，暗色頁巖段對應(yīng)的指標(biāo)分別為82.93～87.27、93.80～96.66、92.86～96.25，均值分別為85.56、95.51、94.90(表1)，由此可見，油頁巖段沉積期母巖的各項風(fēng)化指標(biāo)均小于暗色頁巖段對應(yīng)的值，反映油頁巖段沉積期母巖風(fēng)化程度相對較低。

火山巖的放射性自酸性到基性逐漸減弱[28]，盡管研究區(qū)目的層段油頁巖和暗色頁巖的母巖一致，均為偏酸性的長英質(zhì)火山巖物源，但由于油頁巖沉積期母源區(qū)相對低的風(fēng)化程度，導(dǎo)致放射性物質(zhì)淋出規(guī)模有限，可能是造成油頁巖低GR值的主要因素。

4　控制因素初探

巖石的物質(zhì)組構(gòu)與沉積時期的水體介質(zhì)條件及物源供給是沉積、構(gòu)造及氣候等宏觀地質(zhì)背景綜合作用的結(jié)果，尤其是氣候條件對于母巖風(fēng)化有影響，進(jìn)而影響到放射性物質(zhì)等其他組構(gòu)的供給。

綜合上述分析結(jié)果及區(qū)內(nèi)地質(zhì)背景的研究成果可知[18]，不同于暖濕氣候利于有機質(zhì)的富集，研究區(qū)J2d7目的層段暗色頁巖到油頁巖顏色由灰黑色逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)榛液稚叻跜lassopollis含量逐漸增加，且油頁巖中頻繁發(fā)育泥灰?guī)r(夾)層，均反映濕潤到逐步干熱的古氣候演變，同期構(gòu)造沉降速率大于氣候變干導(dǎo)致的湖平面下降速率，使得該時期湖泊規(guī)模達(dá)到頂峰，形成了展布廣泛且有機質(zhì)富集的油頁巖。干熱氣候具越往后越加強的趨勢，導(dǎo)致經(jīng)常性河流注入減少及母巖風(fēng)化程度減弱，有利于湖泊水體中非陸相高等植物來源的Ⅰ—Ⅱ1型有機質(zhì)的富集，而由于同時期地層的黏土礦物及放射性物質(zhì)均為陸源供給[29]，上述變化會引起黏土礦物及放射性物質(zhì)的輸入減少，導(dǎo)致油頁巖段中有機質(zhì)與黏土礦物因來源差異變化而表現(xiàn)出含量的變化不一致。同時，黏土礦物易于優(yōu)先吸附有限的放射性物質(zhì)，使得即使在豐富有機質(zhì)且貧氧環(huán)境下，也難以有足夠放射性物質(zhì)供有機質(zhì)吸附，表現(xiàn)為黏土礦物對GR的變化比有機質(zhì)對GR的變化更為敏感的特征。整體上，黏土礦物及放射性物質(zhì)輸入減少極大地限制了研究區(qū)油頁巖的放射性。

5　結(jié)　論

通過對柴達(dá)木盆地北緣魚卡地區(qū)典型井目的層油頁巖段和暗色頁巖段進(jìn)行系統(tǒng)對比分析得出，有機質(zhì)富集及貧氧水體介質(zhì)條件對于區(qū)內(nèi)油頁巖的放射性無明顯影響，古氣候條件由溫濕到逐步干熱，導(dǎo)致陸源黏土礦物及放射性物質(zhì)輸入有限，是油頁巖低放射性形成的關(guān)鍵。

本文對研究區(qū)油頁巖低放射性的控制因素僅為初步探討，仍存在許多值得深入研究之處，如富有機質(zhì)的頁巖具有高放射性的先決條件，不同放射性元素控制因素的差異，諸如此類問題有待后續(xù)補充研究。

致謝:論文撰寫過程中得到了西安地質(zhì)調(diào)查中心盧進(jìn)才教授級高級工程師、李玉宏教授級高級工程師等專家的悉心指導(dǎo)，在此表示誠摯感謝。

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Factors Controlling the Low Radioactivity of Oil Shale in the 7th Section of Dameigou Formation of Jurassic in Northern Qaidam Basin

GUO Wang1, ZHANG Yunpeng1, LI Yonghong2, JIANG Ting1, YANG Haixing3, DANG Hongliang4

(1.Xi’an Center of Geological Survey, China Geological Survey, Xi’an, Shaanxi710054, China;2.Qinghai105CoalGeologicalExplorationTeam,Xining,Qinghai810007,China;3.PetroChinaCoalbedMethaneCompanyLtd.,Hancheng,Shaanxi715400,China;4.QinghaiGeologicalSurvey,Xining,Qinghai810001,China)

The factors controlling the low radioactivity of oil shales in the 7th Section of Dameigou Formation of Jurassic in Northern Qaidam Basin were primarily discussed.Taking oil shales and dark shales in typical wells in Yuqia area as the research objects,the constituent, water-medium condition, radioactivity-source supply and their relation with radioactivity were analyzed in detail combined with logging data, oil-yield test and the analysis of organic geochemistry, X-ray diffraction and element geochemistry.The results show that, compared with dark shales, oil shales are generally characterized by the following attributes, lower GR, higher oil yield and organic matter content,stronger reducing-sedimentary water, lower clay-mineral content and weaker source weathering.Therefore, it can be inferred that the enrichment of organic matters and the condition of anoxic water medium hardly influence the radioactivity of oil shales, however, the limited input of terrestrial clay minerals and radioactive substances, caused by the semiarid climate, may dominate the low radioactivity of oil shales in the study area.

the 7th section of Dameigou Formation; oil shale; low radioactivity; organic matter content; paleoclimate; northern Qaidam Basin

2015-06-25；改回日期：2016-05-04；責(zé)任編輯：潘令枝。

中國地質(zhì)調(diào)查局“青海柴達(dá)木盆地重要頁巖氣遠(yuǎn)景區(qū)調(diào)查評價”項目(1212011221045)；青海省地質(zhì)勘查基金項目“青海省侏羅系油頁巖資源調(diào)查評價”；科技部重大科技專項“西北地區(qū)中生界陸相典型頁巖氣賦存方式與富集規(guī)律研究”(2016ZX05025-001-006)；國家自然科學(xué)基金青年基金項目“柴北緣魚卡-紅山地區(qū)中生代構(gòu)造熱演化恢復(fù)：來自磷灰石裂變徑跡和鏡質(zhì)體反射率的聯(lián)合約束”(41502200)。

郭望，男，工程師，1986年出生，石油地質(zhì)專業(yè)，油氣成因機理與分布預(yù)測方向。Email:geology2010@126.com

TE121.1

A

1000-8527(2016)04-0905-09